67695

Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами. Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) – 1500 Вт. Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц Нагрузка – несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом.

Русский

2014-09-13

301.27 KB

7 чел.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра Радиоэлектронные средства защиты информации

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Устройства генерирования и формирования сигналов

Тема: Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами

Выполнил студент гр. 3097/2           (подпись)                                          А.В.Райников

Руководитель                                     (подпись)                                          А.М.Марков

                                                                                                               «11» июня2013 г.

Санкт-Петербург

2013

Содержание

1. Техническое задание…………………………………………………………………….3стр.

2. Оконечный каскад……………………………………………………………………….4стр.

3. Выходная колебательная система ..…………………………………………………….7стр.

4. Предоконечный каскад………………………………………………………………….12стр.

5.Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор………………………...14стр.

6. Принципиальная схема устройства…………………………………………………….18стр.

7. Список использованной литературы…………………………………………………...19стр.


Техническое задание

Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами.

•    Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) – 1500 Вт.

•    Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц

•    Нагрузка – несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом. КПД фидера равен 0.95, КПД антенны равен 0.9.

•    Модуляция – R3E – однополосная телефония с ослабленной несущей.

•    В возбудителе содержится синтезатор с шагом рабочих частот – 100 кГц.

•    Мощность допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты – 50 мВт.

Порядок расчета:

•    Опорный генератор возбудителя – кварцевый автогенератор (рассчитать на частоту 1.5 МГц). Однополосная модуляция реализуется методом многократной балансной модуляции. Выходная мощность возбудителя равна менее 0.01 Вт.

•   Оконечный каскад – однотактный усилитель на тетроде. Предоконечный каскад – однотактный транзисторный усилитель.

•    Цепь связи оконечного каскада с предоконечным – не перестраиваемая на длинных линиях.

•    Выходная колебательная система (ВКС) представляет собой перестраиваемый согласующий фильтр.

•    Принципиальная схема устройства.


  1.  Оконечный каскад.

Оконечный каскад – однотактный усилитель на тетроде.

Выбираем тетрод из расчёта на мощность,  большую той, которую тетрод должен отдавать.(P1>Pколеб).

Вт, где ηкк=0.95, ηант=0.9, ηф=0.95, ηсу=0.95.

Выберем тетрод ГУ-73Б -генераторный тетрод для усиления однополосного сигнала на частотах до 250МГц. Оформление-металлокерамическое, с кольцевыми выводами электродов.

Его характеристики:

fmax=250 МГц

Pа_доп=2.5 кВт

Рмакс= 4 кВт

Еа макс = 3.2кВ

Ес2_доп= 0.3 кВ

Uн = 27 В

Iн = 4.6 А

Спроходн. = 0.2 пФ

Свых. = 23 пФ

Свх. = 155 пФ

S = 92.5 мА/В

k = 0.35

D = 0.003

|Ec0| = 20В

Режим работы – недонапряженный, класс В (θ=90ᵒ).

Расчет генератора проводится при заданной мощности сигнала в антенне Pант = 1500 Вт


Порядок расчёта ГВВ на тетроде:

Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов с углом отсечки θ:

         

       

      

           

  1.  Напряжение отсечки:

Ес = - 50В

  1.  Анодное напряжение:

В.

Примем ближайшее табличное значение Еа = 3000 В.

  1.  Коэффициент использования анодного напряжения:

  1.  Амплитуда напряжения на аноде:

В

  1.  Амплитуда первой гармоники анодного тока:

А

  1.  Постоянная составляющая анодного тока:  

А

  1.  Максимальный ток на аноде:

А

  1.  Мощность, потребляемая анодной цепью:

Вт

  1.  Мощность, рассеиваемая  на аноде. Значение мощности не должно превышать допустимого:

Вт

Pанод<Pa_доп.= 2.5 кВт

  1.  Коэффициент полезного действия анодной цепи при номинальной нагрузке:

  1.  Сопротивление анодной нагрузки:

Ом


  1.  Амплитуда напряжениявозбуждения:

В

  1.  Напряжение смещения:

В

  1.  Минимальное напряжение на сеткедолжно быть не меньше допустимого:

>ec_min_доп. = -150 В

  1.  Максимальное напряжение на сетке:

В


Следовательно, ток сетки ic = 0, значит надо ставить резистор, который будет обеспечивать коэффициент усиления по мощности Кр = 30. Тогда:

Входная мощность:

Вт

Дополнительный резистор:

Ом

Рассчитаем значение неравномерности на входе тетрода для средней частоты диапазона:

Сс1к = 190 пФ, fs = 2.7*106Гц, ωs = 1.696*107Гц.

Ом

Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:


Так как значение коэффициента неравномерности мало, следовательно, входная емкость не влияет на параметры схемы.

Рис.1 Оконечный каскад – однотактный ГВВ на тетроде

2. Выходная колебательная система.

По условию ВКС представляет собой перестраиваемый фильтр, расчет  производится на средней частоте – fs = 2.7 МГц.

1. Расчет С1’, L2, C3.

Цепь должна обеспечивать согласование Z(ωs) = Rэ

Rэ = 2187 Ом,   Свых = 22.5 пФ,    Wф = 75 Ом.

Зададимся значением добротности: Q=10.

Выбор значения добротности был произведен с учетом двух условий:

1. Ограниченность реального диаметра провода:

<dmax = 5 мм.

2.  Условие Q>ωs*Cвых*Rэ

При Q=10 все условия выполнены.

Рассчитаем значение С1:

Ф

Ф                              

   

   

Проверка:

Учтем потери в катушке L2:

добротность

Z(ωs) = Rэ, следовательно, расчет выполнен верно.

2. Расчет сопротивления антенны:

Скорость света: С=3*108 м/с, длина антенны: lант = 1.5 м, диаметр: а = 0.3 мм


Т.к. k*lант много меньше единицы, то можно использовать упрощенные формулы:


3. Расчет элементов согласующего устройства (W=75Ом – волновое сопротивление фидера):

Добротность катушки Ls:,

тогда

Сделаем перерасчет элементов с учетом потерь в индуктивности

Проверка ( расчет сопротивления согласующего устройства) :

Можно сделать вывод, что номиналы элементов согласующего устройства вычислены верно.

Найдем входное сопротивление фидера (lф=1м – длина фидера, ε = 4):

Полное сопротивление согласующего устройства на удвоенной частоте (2fs):

Полное сопротивление на входе фидера на удвоенной частоте (2fs):

Рассчитаем полное сопротивление ВКС:

Полное сопротивление ВКС на удвоенной частоте (2fs):


Полное сопротивление ВКС на утроенной частоте (3
fs):

4. Рассчет мощности, отдаваемой активным элементом на высших гармониках:

    

P2= 42 мВт <Pnдоп = 50 мВт

Учет потерь в L2 при расчете КПД ВКС:

   , где

.

Тогда.

Рис. 2. Выходная колебательная система (расчет на средней частоте диапазона fs = 2.7 МГц).


3. Предоконечный каскад.

Предоконечный каскад  - однотактный транзисторный усилитель.

Положим ηцс = 0.98.

Входная мощность оконечного каскада равна выходной мощности предоконечного каскада:

PвхОК=64.797 Вт

Тогда мощность, которую должен отдавать БТ в свою нагрузку:

Вт

Выберем биполярный транзистор 2Т9131А

Его характеристики:

rнас=0.1 Ом

h21>10

fт=100 МГц

Ск=800 пФ

Сэ=10000 пФ

Eк_доп=50 В

Ебэ_доп=4 В

F=1.5 – 30 МГц

Режим работы – граничный, классА(θ=90ᵒ).

  1.  Напряжение коллекторного питания:

В

  1.  Амплитуда напряжений первой гармоники на коллекторе:  

В

  1.  Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:  

А

  1.  Постоянная составляющая коллекторного тока:

А


  1.  Максимальный коллекторный ток:

А<Iк_max_доп = 40 А

Вт

  1.  Максимальная мощность, потребляемая от источника питания:
  2.  КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:

  1.  Промышленный КПД:

  1.  Максимально рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:

Вт

Ом  =  Rвх_Ок=5.066, следовательно, ЦС можно не ставить.

  1.  Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки для транзистора:
  2.  Рассчитаем значение неравномерности для средней частоты диапазона:

Ск = 800 пФ, fs = 2.7*106Гц, ωs = 1.696*107Гц.

Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:


Z(w) должно быть равно Rэпок с неравномерностью КБВ>0.895

Рассчитаем значения КБВ:

     

Все условия выполнены, следовательно, все расчеты произведены верно.

Рис.3 Предоконечный каскад – однотактный транзисторный усилитель.

4. Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор.

Рис.6 Кварцевый автогенератор.


Для расчётов был выбран биполярный транзистор ГТ311. Его характеристики:

fт=550 МГц

Sгр= 0.05 А/В

β0= 50

Eб0= 0.25 В

Ск = 3 пФ

rб = 60 Ом

Uкдоп= 12 В

Uб-эдоп= 2 В

iкдоп= 0.05 А

Pк доп = 0.15 В

  1.  Амплитуда импульса коллекторного тока:

А

  1.  Угол отсечки коллекторного тока возьмём θ=80град. Тогда:

α0=0.285

α1=0.472

Определим крутизну по приближенной формуле:

Граничная частота транзистора по крутизне:

 

Гц

Средняя крутизна по первой гармонике:

где S0-значение крутизны на низких гармониках

Фазовый угол средней крутизны:


  1.  Первая гармоника коллекторного тока:

А

  1.  Выбираем кварцевый резонатор со следующими параметрами:

fкв = 1.499972 МГц

Rкв = 270 Ом

Qкв = 30*103

С0= 5 пФ

Pкв=0.5 мВт


Расчет элементов колебательной системы:

  1.  Обобщённая расстройка:

  1.  Реактивное сопротивление кварцевого резонатора на частоте генерации:

Ом

  1.  Полное реактивное сопротивление ветви контура:

Ом

  1.  Вычислим произведение:

  1.  Амплитуда первой гармоники тока через кварцевый резонатор:

А

  1.  Амплитуда первой гармоники напряжения на базе транзистора:

В

  1.  Сопротивление конденсатора С2:

Ом

  1.  Сопротивление конденсатора С1:

Ом

  1.  Сопротивление конденсатора С3:

Ом

  1.  Ёмкости конденсаторов колебательной системы:

Ф

Ф

Ф


Расчет режима работы транзистора:

  1.  Амплитуда напряжения на коллекторе:

В

  1.  Постоянное напряжение на коллекторе транзистора:

В

  1.  Проверка недонапряженного режима работы:

В

  1.  Модуль эквивалентного сопротивления колебательного контура:

Ом

  1.  Мощность потребляемая транзистором от источника коллекторного напряжения:

Вт

  1.  Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Вт

  1.  Выходная мощность АГ:

Вт

  1.  Коэффициент полезного действия транзистора:

  1.  Постоянная составляющая тока базы:

А

  1.  Напряжение смещения на базе:

В

Расчет элементов цепей питания

  1.  Индуктивность дросселя в цепи коллекторного питания:

Гн

  1.  Сопротивление в эмиттерной цепи Rэ:

Ом

  1.  Напряжение источника коллекторного питания:

В

Расчет цепи базового питания транзистора:

  1.  Сопротивление базового делителя:

35*X2<Rд< 5*Rэ

Возьмем Rд=3325 Ом, тогда

Ом

Ом

  1.  Расчет емкости блокировочного конденсатора Сэ:

Ф

5. Принципиальная схема передатчика:

Список использованной литературы:

  1.  В.В. Шахгильдян «Проектирование радиопередатчиков» - Москва, «Радио и связь», 2003г.
  2.  В.В. Шахгильдян «Радиопередающие устройства» - Москва, «Радио и связь», 1990г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42674. Изучение работы жидкостного U – образного манометра и комплекта приборов для измерения давления пневматической ветви ГСП 359.5 KB
  Березники 2003 Цель работы – в процессе выполнения лабораторной работы студенты закрепляют знания по разделам Измерение давления и Дистанционная передача сигнала теоретического курса Технологические измерения и приборы; студенты знакомятся с принципом действия устройством измерительного пневматического преобразователя разности давления 13ДД11 в комплекте с вторичным прибором РПВ4. Величина давления контролируется по Uобразному манометру. измеряем давление на выходе из измерительного преобразователя 13ДД11 по образцовому...
42675. Изучение конструкции и поверки измерительного преобразователя давления типа "Сапфир – 22ДИ" 35.5 KB
  Березники 2003 Цель работы – ознакомиться с принципом действия и конструкцией измерительного преобразователя типа Сапфир–22ДИ; выполнить проверку измерительного преобразователя типа Сапфир–22ДИ; приобрести навыки в определении давления при помощи измерительных преобразователей типа Сапфир. Стенды предназначены для проведения лабораторных работ по поверке автоматического миллиамперметра КСУ–2 в комплекте с преобразователем давления Сапфир–22ДИ. На втором стенде установлены автоматический миллиамперметр КСУ–2 клеммы Миллиамперметр...
42676. Изучение конструкции и поверки вторичного прибора РП160 40.5 KB
  Цель работы – ознакомление с работой измерительной системы измерения температуры в комплекте пирометр сопротивления заменён магазином сопротивления нормирующий преобразователь НП–СЛ вторичный прибор РП160. Порядок проведения работы: Ознакомились со схемой подключения магазина сопротивления нормирующего преобразователя вторичного прибора; Установили магазином сопротивления сопротивление 4171 атм. соответствующее температуре – 50С значение температуры считали по шкале прибора РП160; Рассчитали значение...
42677. Изучение и исследование термоэлектрического метода измерения температур 96 KB
  При этом студенты овладевают методикой поверки автоматического потенциометра КСП4 в комплекте с образцовым потенциометром УПИП–60М градуировки шкалы. магазин сопротивлений R4 R10 и клеммы – для подключения образцового потенциометра УПИП–60М. Поверка автоматического потенциометра КСП4. Для поверки градуировки шкалы автоматического потенциометра КСП4 собирают схему по рисунку.
42678. Изучение работы жидкостного U – образного манометра и комплекта приборов для измерения давления пневматической ветви ГСП 403.5 KB
  Березники 2007 Цель работы – в процессе выполнения лабораторной работы студенты закрепляют знания по разделу Измерение давления и Дистанционная передача сигнала измерительной информации теоретического курса Технические измерения и приборы. Студенты знакомятся с принципом действия устройством преобразователя измерительного разности давления пневматического 13ДД11 в комплекте с вторичным прибором РПВ4. Стенд предназначен для выполнения лабораторной работы по изучению работы измерительного преобразователя разности давления...
42680. Исследование процесса испытания конструкционных материалов при случайном режиме нагружения 278 KB
  Ознакомиться c основными процедурами, предшествующим установлению ресурса ВС; методами схематизации процессов нагружения. Оформить отчет №1 по лабораторной работе в виде рукописного конспекта, с необходимыми иллюстрациями. В отчете дайте развернутые ответы на все вопросы, которые приведены ниже.
42681. Исследование процесса испытания конструкционных материалов при случайном режиме нагружения 40 KB
  Ознакомиться c гипотезами накопления повреждений; Стандартизированными спектрами нагружения используемых при изучении усталостных характеристик летательных аппаратов. ВОПРОСЫ В чем заключается смысл концепции линейного накопления повреждений при усталости Основные недостатки линейной гипотезы накопления повреждений В чем заключается смысл модифицированных гипотез...
42682. Автоматические системы контроля технического состояния самолета. Деформационный рельеф плакированных сплавов как показатель истории нагруженности 1.63 MB
  Ознакомиться с проблемами концентрации напряжения и коэффициентами которые определяют ее; принципами построения автоматизированной системой контроля технического состояния самолета; деформационным рельефом который является показателем поврежденности конструкции самолета. На распечатанном рисунке самолета А380 формат А2 нанести примеры применения систем контроля целостности конструкции. ВОПРОСЫ В чем...